Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Welkom
Construeren met wentellagers
Programma
• Lagerkeuze
- Lagerlevensduur
- Vermoeiingsproces
- Spanningsconcentratie
- Lagerstaal
- Materiaaldegradatie
- Levensduurberekening
• Lagersmering
- Berekening olievolumestroom
- Energieverlies
• Lagerconstructie
- Kegellagers afstellen
Algemeen
Voorbeeld : toepassing Roerpropellor.
Gevraagd : lagerkeuze
Lagerkeuze wordt o.a. bepaald door:
• Beschikbare ruimte
• Belastingen
• Toerental
• Scheefstelling
• Temperatuur
• Omgeving, etc.
Lagerkeuze
Theoretisch kan de levensduur van een lager berekend worden:
• L10 = 1 x 106 (C/P)p x a1 x a2 x a3 (uren) volgens ISO 281
n x 60
Waarbij geldt:
• n = toerental (omw/min)
• C = dynamisch draaggetal (N)
• P = belasting (N)
• p = exponent ( 3 = kogellagers; 10/3 = rollagers)
• a1 = correctiefactor voor betrouwbaarheid
(vb. 1 = 90% betrouwbaarheid)
• a2 = correctiefactor voor materiaalzuiverheid
• a3 = correctiefactor voor bedrijfsomstandigheden
Lagerkeuze
In de praktijk wordt de levensduur beïnvloed door (primair):
• Materiaalvermoeiing
• Adhesieve slijtage
• Corrosie
In de praktijk wordt de levensduur beïnvloed door (secundair):
• Onvoldoende smering
• Te veel smering
• Vervuiling
• Montagefouten
• Elastische vervormingen
• Thermische vervormingen
• Constructie cq. Fabricagefouten
• Productiefouten tijdens lagerproductie
Lagerlevensduur
Spanningsconcentratie
onder het oppervlak
Spanningsconcentratie
aan het oppervlak
Spanningsverloop onder oppervlak
Vermoeiing Hoge lokale belasting
Vermoeiingsproces
Scheurvorming
1
Vervuiling
Spannings-
concentratie
2
Uitbrokkeling
3
Spanningsconcentratie
C = indrukkingbreedte
r = indrukking radius
C
r
Lage = hoge spanning
Spanningr
rc
Hoge = lage spanning
rSpanning
rc
C (mm) C (mm)
SpanningsconcentratieOplossing:
• Veranderen van de microstructuur van het lager. Het materiaal heeft een
hoog gehalte aan rest-austeniet en een hoge hardheid.
• Dit zorgt voor een afvlakking van de spanningsconcentraties aan de
zijkanten van de indrukkingen.
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
010 20 30 40 50 60 700
waarde
Rest-austeniet %
r
c
Aantal cycli tot uitval
105
107
106
20 40 600
Meer rest austeniet Grotere waarderc
Hogere levensduur
Lagerstaal
X4000
400
300
200
100
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2Carbide grootte (mm)
Aantal
Standaard lagerstaal
400
300
200
100
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2Carbide grootte (mm)
Aantal
Nieuw materiaal
00
X4000
Materiaaldegradatie BEGINTOESTAND
NA 12 UUR
NA 8 UUR
NA 2 UUR
Vergroting van indrukking aangebracht met
Vickers hardheidsmeter
Afrol-
richting
LagersmeringWat is het doel van smeren:� Uitsluiten van metallisch contact tussen wentellichamen en loopbanen.� Verminderen inwendige wrijvingsweerstand.� Verminderen corrosievorming als gevolg van vochtintrede.� Beschermen tegen vervuiling van buitenaf.
We onderscheiden 2 soorten smering, vet- en oliesmering. In 90% van de gevallen wordt vetsmering toegepast.
In de overige 10% van de gevallen wordt voor oliebad, olienevel of olieinspuitsmering gekozen. In bijzondere situaties kiest men voor vaste smeermiddelen.
In de constructie van de roepropellor wordt een combinatie van olie inspuitsmering en olie omloopsmering toegepast. Het is in dat geval belangrijk om de benodigde olievolumestroom te berekenen voor de verschillende lagerposities.
Lagersmering
Berekening Olievolumestroom
1,58705023332334
4,17705023329440
1,34705023323948
8,13704073324148 C/E4
4,34704073329434
0,75704073332032 XJ
2,90556073132232
7,00556073132336
9,3855401.80031328 X/DF
7,3355401.800NU 248 E
UitlaatInlaat
Volumestroomliter/min.
Temperatuur (°C)ToerentalOmw/min.
Lagertype
Smeermiddel type SAE 30 > (40°C = 94 cSt/ 100°C = 10,80 cSt)
EnergieverliesHet energieverlies in een lager als gevolg van de lagerwrijving is afhankelijk
van het totale wrijvingsmoment van het lager en het toerental.
Het totale wrijvingsmoment wordt bepaald door het wrijvingsmoment bij rollen,
glijden, evt. de afdichtingen en de stromingsverliezen.
Uit praktijkervaring is gebleken dat er in de constructie van de roerpropellor
2 lagerposities zijn waarbij de grootste warmteontwikkeling te verwachten is.
De in de tabel vermelde waarde voor de temperatuurstijging is
berekend aan de hand van totale beschikbare massa voor de warmteafvoer
(as- en huis) en het betreft hier een ruwe schatting.
Opmerking: selectie smeermiddel bepaald door klant SAE 30.
2,235.40670SAE 3024148 C/E4
4,227.08755SAE 30NU 248 E
Temperatuurstijging∆T (°C/min.)
Energieverlies(Watt)
Bedrijfstemperatuur(°C)
SmeermiddelLagertype
Berekening Energieverlies
Lagerconstructie
Aandachtspunten:
• Keuze as- en huispassingen
• Bereikbaarheid; montage- en demontage
• Materiaalkeuze
• Lagerspeling/ voorspanning > afstellen kegellagers
Belangrijk in een constructie met tandwielen is een correcte
ingrijping van de tanden. Speling in de as zal een negatief effect
hebben op de levensduur van de tanden als gevolg van een
verhoogde slijtage van de tandflanken.
Dit geldt tevens voor de lagers waarmee de as wordt ondersteund
en, als slijtagedeeltjes in het smeermiddel terechtkomen, voor de
overige lagers in de constructie.
Kegellagers afstellen• In de tabel staan speling en voorspanning uitgezet als
functie van de levensduur voor een willekeurige
kegellagercombinatie.
• Een optimum wordt bereikt bij een lichte voorspanning
na montage.
• De keuze voor voorspanning of speling wordt beïnvloed
door de as- en huispassingen en de temperatuurtoename
in bedrijf.
Kegellagers afstellenVoorbeeld berekening:
• Lagertype : 30215 X
• Montage : O- opstelling incl. tussenring
• Aspassing : n6
• Huispassing : J7
• Afstand lagers : 50 mm
• ∆T : 10°C (binnen- en buitenring)
Resultaat berekening:
• Theoretisch berekende gemiddelde spellingsvermindering na montage
bedraagt 0.230 mm.
• Afstellen op nul- speling geeft na montage voorspanning! (-0,230 mm)
Kegellagers afstellenEenvoudige montage mogelijk met behulp van sets met vooraf ingestelde
speling/ voorspanning = BEP (Bench End Play).
www.brammer.nl